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官方微信摘要 引言無心磨削工藝由于其生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化簡(jiǎn)易操作和高精度的特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用在圓柱形零件的精加工制造中。對(duì)表面粗糙度和圓度誤差進(jìn)行優(yōu)化則有利于改善無心磨削工藝。例如通過導(dǎo)輪速度、進(jìn)給速...
作者：Phan Bui Khoi, Do Duc Trungb, Ngo Cuongb引言
無心磨削工藝由于其生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化簡(jiǎn)易操作和高精度的特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用在圓柱形零件的精加工制造中。對(duì)表面粗糙度和圓度誤差進(jìn)行優(yōu)化則有利于改善無心磨削工藝。例如通過導(dǎo)輪速度、進(jìn)給速度和切割深度參數(shù)的最優(yōu)化來減小工件表面粗糙度和圓度誤差；建立經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠頊p小表面粗糙度；推演出運(yùn)算法則來設(shè)置最優(yōu)化工作條件等。
本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)20X滲碳鋼進(jìn)行磨削加工得出表面粗糙度和圓度誤差的最小值，以此作為切入無心磨削工藝的優(yōu)化研究。輸入?yún)?shù)有：縱向修整進(jìn)給速度（Ssd）、切入進(jìn)給速度（Sk）、中心高度角（β）和導(dǎo)輪速度（Vdd）。
1. 實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)20X滲碳鋼進(jìn)行磨削加工得出表面粗糙度和圓度誤差的最小值，以此作為切入無心磨削工藝的優(yōu)化研究。輸入?yún)?shù)有：縱向修整進(jìn)給速度（Ssd）、切入進(jìn)給速度（Sk）、中心高度角（β）和導(dǎo)輪速度（Vdd）。
無心磨削模型：
圖一是切入無心磨削模型，通過A值大小來調(diào)整中心高度角（β）。β和A的關(guān)系式如下：
20X滲碳鋼（62HRC）；圖二中的工件由特制的30°角托板刀板支撐；表1為實(shí)驗(yàn)化學(xué)成分：
機(jī)床：M1080B無心磨床，H=210mm，如圖三所示：
千分表測(cè)量圓度誤差，精準(zhǔn)度為5/10000，每個(gè)工件測(cè)量三次；日本三豐Surftest表面粗糙度測(cè)量?jī)xSJ-401，臨界值0.8mm。表2中表面粗糙度和圓度誤差為連續(xù)三次測(cè)量所得平均值。
實(shí)驗(yàn)矩陣在無振動(dòng)條件下操作，保持砂輪速度34m/s，磨削深度0.05mm，修整深度0.01mm，無火花磨削時(shí)間1s，冷卻液流量恒定。
利用中心合成設(shè)計(jì)，四個(gè)輸入?yún)?shù)（Ssd，Sk，β，Vdd）值如表2所示。實(shí)驗(yàn)矩陣共計(jì)29組，其中包括8個(gè)軸向點(diǎn)、5個(gè)中心點(diǎn)和16個(gè)正交點(diǎn)，如表3所示：
利用中心合成設(shè)計(jì)，四個(gè)輸入?yún)?shù)（Ssd，Sk，β，Vdd）值如表2所示。實(shí)驗(yàn)矩陣共計(jì)29組，其中包括8個(gè)軸向點(diǎn)、5個(gè)中心點(diǎn)和16個(gè)正交點(diǎn)，如表3所示：
圖四展示了輸入?yún)?shù)對(duì)表面粗糙度（Ra）的影響。圖5—10顯示了輸入?yún)?shù)對(duì)表面粗糙度的交互作用影響。在每組圖片中有兩個(gè)變量，另外兩個(gè)作為恒定中間值。圖表顯示所有輸入?yún)?shù)對(duì)表面粗糙度都有顯著影響。
圖11展示了輸入?yún)?shù)對(duì)圓度誤差的影響。圖12—17顯示了輸入?yún)?shù)對(duì)圓度誤差的交互作用影響。在每組圖片中有兩個(gè)變量，另外兩個(gè)作為恒定中間值。圖表顯示所有輸入?yún)?shù)對(duì)圓度誤差都有顯著影響。
實(shí)驗(yàn)利用數(shù)據(jù)分析軟件Minitab 16來設(shè)置回歸系數(shù)。表4和表5分別是Ra和Δ二次函數(shù)模型的回歸系數(shù)估計(jì)值。表面粗糙度和圓度誤差模型以編碼參數(shù)的形式用非還原最終方程式表達(dá)出來。
通過最優(yōu)化處理，將Ra和Δ最小化，而Ra和Δ也會(huì)構(gòu)成多目標(biāo)最優(yōu)化問題。試驗(yàn)利用Minitab 16軟件來對(duì)這些目標(biāo)進(jìn)行最優(yōu)化處理。圖20和表6分別是最優(yōu)化圖和數(shù)值表。
在對(duì)20X滲碳鋼加工過程中，所有四個(gè)輸入?yún)?shù)（Ssd，Sk，β，Vdd）對(duì)輸出參量、表面粗糙度和圓度誤差都有顯著影響。因此，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)20X滲碳鋼表面粗糙度和圓度誤差的最小化目標(biāo)，Ssd，Sk，β，Vdd的值應(yīng)分別為241.41mm/min；7.98µm/s；7.9°和 27.76m/min。
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